Standard. Baugrunderkundung für Offshore-Windenergieparks. Stand: 25. Februar 2008, 1. Fortschreibung

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1 Standard Baugrunderkundung für Offshore-Windenergieparks

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3 Standard Baugrunderkundung für Offshore-Windenergieparks Stand: 25. Februar 2008, 1. Fortschreibung Herausgegeben vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) unter Mitwirkung von: Dr. Roland Atzler Nautik Nord GmbH, Pohnsdorf Dr. Rolf Balthes Fugro Consult GmbH, Markkleeberg Dr. Alexander Bartholomä Forschungsinstitut Senckenberg, Wilhelmshaven Prof. Dipl.-Ing. Horst Bellmer Prof. Bellmer Ingenieurgruppe GmbH, Bremen Dipl.-Ing. Tim Bethke Det Norske Veritas, Hamburg Dipl.-Ing. Fritz Eißfeldt Bundesanstalt für Wasserbau, Hamburg Dipl.-Ing. Magnus Geduhn IMS Ingenieurgesellschaft, Hamburg Prof. Dr.-Ing. Harry Harder Institut für Geotechnik, Hochschule Bremen Dr.-Ing. Michael Hauschildt Germanischer Lloyd WindEnergie GmbH, Hamburg Dipl.-Ing. Marcus Klose Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH, Hamburg Dr.-Ing. Kerstin Lesny Institut für Grundbau und Bodenmechanik, Universität Duisburg-Essen Dipl.-Ing. Sascha Lindemann G.E.O.S. Freiberg Ingenieurgesellschaft mbh, Freiberg Dr. Klaus Michels Fugro OSAE GmbH, Bremen Dr. Rolf Muckelmann GeCon Geophysik GmbH, Dänischenhagen Dr. Gregor Overbeck IGB Ingenieurgesellschaft mbh, Hamburg Dr. Lutz Reinhardt Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover Prof. Dr.-Ing. Werner Richwien Institut für Grundbau und Bodenmechanik, Universität Duisburg-Essen Dr.-Ing. Werner Rücker Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung, Berlin Dipl.-Geophys. Peter Rüdinger Aqua Tech Geophysik, Falkensee Dr. Klaus Schwarzer Institut für Geowissenschaften, Universität Kiel Prof. Dr. Volkhard Spiess Fachgebiet Meerestechnik Umweltforschung, Universität Bremen Dr. Franz Tauber Institut für Ostseeforschung, Warnemünde Dipl.-Ing. Jörn Uecker IMS Ingenieurgesellschaft, Hamburg Dr.-Ing. Stefan Weihrauch Grundbauingenieure Steinfeld und Partner GmbH, Hamburg

4 Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) Hamburg und Rostock BSH-Nr Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Werkes darf ohne ausdrückliche schriftliche Genehmigung des BSH reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Fotos: R. Balthes, BARD Engineering GmbH

5 5 Inhalt Teil A: Einführung 1 Vorbemerkung Allgemeines Regelungsgegenstand Der Sachverständige für Geotechnik Prüfung der Unterlagen Abweichungen vom Standard Fortschreibung Teil B: Mindestanforderungen an die geologische Erkundung 1 Allgemeines Qualitätssicherung Zeitlicher Ablauf Zielsetzung Geologische Erkundung Überwachung Technische Anleitung Kabeltrassen Geologischer Bericht Zweck Inhalt Vorgaben Teil C: Mindestanforderungen an die geotechnischen Untersuchungen als Planungsund Entwurfsgrundlage für Offshore-WEA 1 Allgemeines Anforderungen an die Felduntersuchungen Planung der Felduntersuchungen Aufschlussverfahren Bohrungen Sondierungen Bodenprobenentnahme Erkundungsschritte Geotechnische Vorerkundung Geotechnische Haupterkundung Ergänzende Untersuchungen Anforderungen an Laboruntersuchungen Untersuchungen auf See Laborversuche an Land

6 6 4 Baugrunduntersuchungsberichte Inhalt der Baugrunduntersuchungsberichte Wiedergabe der Ergebnisse von Feld- und Laborversuchen Felduntersuchungen Laborversuche Zusammenfassung aller Untersuchungsergebnisse (Baugrundbeschreibung) Generelle Baugrundbeurteilung Baugrund- und Gründungsgutachten Inhalte von Baugrund- und Gründungsgutachten Aussagen von Baugrund- und Gründungsgutachten Baubegleitende Untersuchungen (Ausführungsphase) Betriebsbegleitende Untersuchungen (Betriebsphase) Anhang 1: Literatur Anhang 2: Normen, Richtlinien und Regelwerke Anhang 3: Abkürzungsverzeichnis

7 T e i l A : E i n f ü h r u n g 7 Teil A: Einführung 1 Vorbemerkung Im Rahmen der Genehmigungsverfahren zur Errichtung von Offshore-WEA in der AWZ haben die Antragsteller bzw. Bauherrn den Nachweis der baulichen Anlagensicherheit im Sinne der Anwendung und Einhaltung der allgemeinen Regeln der Technik zu führen (vgl. 5 Absatz 2 SeeAnlV). Für die Durchführung von Baugrunderkundungen als bautechnische Vorbereitung der Gründungsarbeiten für Offshore-WEA ist unter Moderation und Federführung des BSH der vorliegende Standard in einer 1. Fortschreibung überarbeitet worden. Als technischer Standard im Sinne des 4 Absatz 2 SeeAnlV wird er, im Standard Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen verankert, in den Genehmigungen nach SeeAnlV vorgeschrieben. Die Vereinheitlichung dient der Rechts- und Investitionssicherheit und stellt einen wichtigen Bestandteil einer der Gleichbehandlung verpflichteten Baugenehmigungsbehörde bei Entscheidung über den Antrag auf Errichtung von Offshore-WEA dar. Mit dem vorliegenden Standard Baugrunderkundung für Offshore-Windenergieparks gibt die Genehmigungsbehörde die gegenwärtigen technischen Mindestanforderungen heraus, die konkrete Vorgaben für die geologische und geotechnische Baugrunderkundung für die Komponenten eines Offshore-Windenergieparks im Sinne des Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen, d.h. Offshore-WEA, Plattform für die Umspannstation, Seekabel usw., enthalten. Dieser Standard beruht in seiner 1. Fortschreibung auf der Grundlage einer fundierten Überarbeitung unter Mitwirkung einer Expertengruppe aus Ingenieuren und Geowissenschaftlern verschiedener Hochschulen, Behörden, Firmen und Klassifizierungsgesellschaften. Er trägt neben den bisherigen Erfahrungen zur Errichtung von Offshore-WEA, die bislang im europäischen Ausland gesammelt wurden, und den Ergebnissen der Forschungsgruppe Gigawind, die aus Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt (BMU) finanziert wurden, ebenso Rechnung wie den bisherigen Erfahrungen mit seiner 1. Fassung in der Praxis. Ferner wurde der Standard inhaltlich und formal an den Standard Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen in seiner jeweils aktuellen Fassung angepasst. Dieser Standard ist das Ergebnis einer überaus engagierten und in hohem Maße sachverständig geführten Diskussion. Soweit einige Auffassungen und Vorstellungen, die im Rahmen des Entscheidungsfindungsprozesses zur Diskussion gestellt wurden, keine Berücksichtigung gefunden haben, spricht dies nicht gegen die einzelne sachverständige Auffassung. Vielmehr hat sich die in dieser Weise beratene Genehmigungsbehörde für eine von mehreren möglichen Lösungen entschieden oder Alternativen zugelassen, die für das Verfahren als angemessen angesehen werden. 2 Allgemeines Die Errichtung von Windenergieanlagen als Offshore-Bauwerke gehört zu den Baumaßnahmen mit einem hohen geotechnischen Schwierigkeitsgrad. Neben Aspekten der Konstruktion und Belastung spielen die Baugrundverhältnisse eine entscheidende Rolle. Entgegen landläufiger Meinung stellt der Meeresboden in der AWZ von Nord- und Ostsee keinen homogenen Sedimentkörper dar, sondern kann sowohl regional als auch lokal sehr heterogen aufgebaut sein. Im Gegensatz zur eigentlichen Konstruktion aus Stahl oder Beton können die Materialeigenschaften des Baugrundes nicht an das Bauwerk angepasst werden. Aus diesem Grund ist eine genaue Kenntnis der geologischen Verhältnisse und geotechnischen Eigenschaften des Untergrunds an den konkreten Standorten aller Komponenten eines Offshore-Windenergieparks zwingend erforderlich, um eine erfolgreiche Realisierung von Offshore-Windenergieparks sicherzustellen.

8 8 T e i l A : E i n f ü h r u n g Der geologische Aufbau des Meeresbodens als Modell ist Grundlage für die anschließende Standorterkundung, Planung und Bauausführung. Anhand der Ergebnisse einer geologischen Vorerkundung können Bereiche abgegrenzt, der geotechnische Erkundungsaufwand geplant und u. U. Alternativstandorte für Offshore-WEA in Seegebieten mit örtlich ungünstigem Baugrund identifiziert werden. Der Entwurf der Gründungskonstruktionen erfordert ausreichend detaillierte Kenntnisse des Baugrunds, seiner geotechnischen Eigenschaften und Parameter am Standort jeder Anlage. Dazu sind stets Baugrunduntersuchungen in einem Umfang durchzuführen, mit dem alle planungsrelevanten Eigenschaften des jeweils anstehenden Baugrunds rechtzeitig vor der Errichtung der Anlagen bestimmt werden. Eine geotechnische Standorterkundung und -beurteilung durch qualifizierte Sachverständige ist deshalb zwingend geboten. Der vorliegende Standard enthält ein nach Art und Umfang abgestuftes Baugrunderkundungsprogramm für die Planung und Errichtung von Offshore-WEA, das auf die Anforderungen der einzelnen Phasen im Sinne des Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen abgestimmt ist und einen Mindestumfang definiert. Der Begriff Erkundung im Sinne dieses Standards umfasst dabei, soweit nicht anders definiert, die Felduntersuchungen, die Laboruntersuchungen sowie ihre sachverständige Auswertung und Bewertung im Sinne der Bau- und Überwachungsaufgabe. Aus geotechnischer Sicht können danach die in Tabelle 1 aufgeführten Arbeitschritte der Bearbeitung einschließlich ihrer fachlichen Ausarbeitung und Dokumentation nach ihrer zeitlichen Abfolge unterschieden werden: Entwicklung 3 4 Konstruktion 5 Geotechnische Vorerkundung Geotechnische Haupterkundung Bericht Geologischer Vorbericht Phase Stufe Geologische Erkundung Geotechnische Erkundung 1 Desk Study 2 Geophysikalische Untersuchungen Baugrundvoruntersuchungsbericht, Baugrund- und Gründungsgutachten (Vorstufe) Geologischer Bericht Geophysikalische Nachinterpretation unter Einbeziehung der Ergebnisse der geotechnischen Vorerkundung Baugrundhauptuntersuchungsbericht, Baugrund- und Gründungsgutachten Tabelle 1: Erkundungsschritte der geologischen und geotechnischen Untersuchungen sowie des Berichtswesens. Die Stufen 1 bis 4 sind der Entwicklungsphase, die Stufe 5 der Konstruktionsphase im Sinne des Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen zuzuordnen (siehe dazu Tabelle 2) Die geforderte Vorstufe des Baugrund- und Gründungsgutachtens beinhaltet im Wesentlichen eine anhand der bis dahin erzielten Untersuchungsergebnisse erstellte Bewertung der Gründung, die sich auf die vorgesehene Methode bzw. entworfenen Varianten bezieht.

9 T e i l A : E i n f ü h r u n g 9 Baugrundvoruntersuchungsbericht, vorläufiges Baugrund- und Gründungsgutachten und Geologischer Bericht sind Grundlage für die Design Basis und den Vorentwurf. Sie sind entsprechend den Vorgaben im Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen in geprüfter Form dem BSH für die 1. Freigabe vorzulegen. Die Ergebnisse des Geologischen Berichts sind in den Baugrundhauptuntersuchungsbericht zu integrieren. Dieser ist zusammen mit dem endgültigen Baugrund- und Gründungsgutachten (Stufe 5) Grundlage für den grundlegenden Entwurf (Basic Design). Die Unterlagen sind entsprechend den Vorgaben im Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen in geprüfter Form dem BSH für die 2. Freigabe vorzulegen. Die weiteren Arbeiten werden in folgenden Berichten und Unterlagen dokumentiert: Bauausführung der Gründungsarbeiten Protokolle und Auswertungen Überwachung der Gründungsarbeiten Ergebnisberichte und Bewertungen Überwachung des Anlagenbetriebs Ergebnisberichte und Bewertungen Die Einbindung der zweckmäßigen Arbeitsschritte der Baugrunduntersuchung und -begutachtung in die Phasen entsprechend des zeitlichen Ablaufs gemäß Standard. Konstruktive Ausführung von Offshore- Windenergieanlagen wird in Tabelle 2 dargestellt.

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11 Phase Maßnahme Zweck und Ziel der Erkundung Art der Erkundung Arbeitsschritte/Unterlagen Entwicklung Detailklärung für den Standort; Planung mit Vorentwurf der Anlagenstruktur Vorerkundung des Gebiets; Standortwahl und Vorplanung der Bauwerke; Die Vorerkundung dient der Entscheidung darüber, ob die geplanten Bauwerke eines Windparks im Hinblick auf die Baugrundverhältnisse errichtet werden können und ggf. welche generellen Anforderungen für die Gründungskonzepte, die Konstruktion und die Bauausführung wesentlich und welche Maßnahmen der Standorterkundung notwendig sind; Grundlage für Ausschreibung der Gründungsplanung und herstellung. Sichtung, Aus- und Bewertung vorhandener Unterlagen; Geologische Vorerkundung im gesamten Bereich des Windparks; Geotechnische Vorerkundung, d. h. stichprobenartige Erkundung durch indirekte und direkte Aufschlüsse (grobes Raster über das Windparkareal) und stichprobenartige Feststellung der maßgebenden Baugrundkennwerte und eigenschaften. Auswertung vorhandener Unterlagen; Geologische Vorerkundung; Geotechnische Vorerkundung (Bohrungen u/o Sondierungen, Labor- u/o Feldversuche). Im Zusammenhang mit der Design Basis und dem Vorentwurf einzureichende Unterlagen: Von einem Zeritifzierer/Prüfsachverständigen geprüfter Geologischer Bericht, Baugrundvoruntersuchungs-bericht, Baugrund- und Gründungsgutachten (Vorstufe). Konstruktion Grundlegende Entwurfsplanung (Basic Design) Der Umfang der Baugrunderkundung und -untersuchung und die Auswahl der Untersuchungsmethoden wird durch Art, Größe und Bedeutung der WEA-Konstruktion, die Gleichförmigkeit des Baugrundaufbaus, der Morphologie des Meeresbodens und der anstehenden Bodenarten bestimmt. Die untersuchte Fläche muss möglichen Planabweichungen der Bauwerkspositionen Rechnung tragen Baugrundaufbau und charakteristische Bodenkennwerte müssen für jeden Einzelstandort individuell angegeben werden. Sichtung und Bewertung vorhandener Unterlagen; Direkte Aufschlüsse durch Bohrungen an den Standorten der Anlagen; Indirekte Aufschlüsse durch Sondierungen an den Standorten der Anlagen; Laboruntersuchungen an Bodenproben der Standorte. Im Zusammenhang mit dem grundlegenden Entwurf (Basic Design) einzureichende Unterlagen: Von einem Zeritifzierer/Prüfsachverständigen geprüfte Baugrundhauptuntersuchungsbericht, Baugrund- und Gründungsgutachten, geotechnische Standsicherheits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise. Ausführungsplanung Ausführungsentwurf des Bauwerks; Die erforderlichen Untersuchungen hängen von der Gründungsart ab. Sie müssen durch Art und Umfang geeignet sein, alle Abmessungen der Gründung festzulegen und alle Nachweise der Standsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit zu führen. Ergänzende direkte Aufschlüsse an den Standorten der Gründungselemente; Ergänzende indirekte Aufschlüsse an den Standorten der Gründungselemente; Laboruntersuchungen an Bodenproben der Standorte; u. U. Feldversuche wie Proberammungen und Pfahlprobebelastungen. Ausführung Errichtung Herstellung der Gründungselemente; Überprüfung der Baugrundverhältnisse hinsichtlich Übereinstimmung mit Entwurf; Überwachung der Herstellung des Gründungskörpers; Überwachung der Entwicklung von Porenwasserüberdruck im lastabtragenden Bereich der Gründung; Überwachung von Setzungen und Schiefstellungen des Gründungskörpers. Rammprotokoll bzw. Rammbericht, Herstellbericht bei Ortbetonpfählen; Verformungsmessungen; Porenwasserüberdruckmessungen. Ergänzende Erkundung und Untersuchung Im Zusammenhang mit den Ausführungsunterlagen einzureichende Unterlagen: Von einem Zeritifzierer/Prüfsachverständigen geprüfte Ergänzungsgutachten. Baubegleitende Untersuchungen Im Zusammenhang mit den Inspektionsberichten einzureichende Unterlagen: Von einem Zeritifzierer/Prüfsachverständigen geprüfte Ergebnisberichte und Bewertungen. Betrieb Betrieb, Unterhaltung und Überwachung Kontrolle des Bauwerksverhaltens unter Gebrauchslasten; Es soll die Möglichkeit geschaffen werden, bei vom Entwurf abweichendem Verhalten rechtzeitig Gegenmaßnahmen treffen zu können. Überwachung der Sedimentdynamik im Bereich der windparkinternen und externen Kabeltrassen; Verformungsmessungen an ausgewählten Anlagen innerhalb des Offshore-Windenergieparks; Überwachung der Kolkbildung in regelmäßigen Zeitabständen an jeder Gründung; Betriebsbegleitende Untersuchungen (Geotechnische Überwachung) Im Zusammenhang mit den Inspektionsberichten einzureichende Unterlagen: Von einem Zeritifzierer/Prüfsachverständigen geprüfte Ergebnisberichte und Bewertungen; Tabelle 2: Art und Mindestumfang der Baugrunderkundung. Der zeitlichen Ablauf entspricht den Projektphasen für die Realisierung eines Offshore-Windenergiepark-Projekts gemäß Standard Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen

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13 T e i l A : E i n f ü h r u n g 13 3 Regelungsgegenstand Dieser Standard beschreibt die Mindestanforderungen des BSH als Genehmigungsbehörde an die Baugrunderkundung, also der Feld- und Laboruntersuchungen einschließlich ihrer geotechnischen Beurteilung, als Teil der Entwurfsgrundlage (Design Basis) für die baulichen Komponenten eines Offshore- Windenergieparks sowie die bau- und betriebsbegleitende Überwachung. Insofern bezieht sich der vorliegende Standard auf den Standard Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen, der sich im Rahmen des EC nach dem Regelwerk des DIN richtet. Bezogen auf den Baugrund ist sind EC 7 und die nationalen Anhänge (DIN 1054 mit ihren normativen Verweisen) maßgebend. In den Fällen, in denen auf technische Regelwerke, Normen, Richtlinien u. a. verweisen wird, sind diese in ihrer jeweils aktuellen Fassung gültig. Die Baugrunderkundung basiert auf geologischen und geotechnischen Feld- und Laboruntersuchungen. Diese sind auf das geplante Gründungskonzept abzustimmen, wobei die Schwierigkeiten der Gründungskonstruktion einerseits und die der Baugrund- und sonstigen Randbedingungen andererseits angemessen zu berücksichtigen sind. Sie sind stets in einem solchen Umfang durchzuführen, dass alle planungsrelevanten Eigenschaften des jeweils anstehenden Baugrunds rechtzeitig vor der Errichtung der Anlagen bestimmt werden. Es werden die folgenden Methoden unterschieden: geophysikalische und geotechnische Untersuchungsmethoden. Geophysikalische Methoden sind indirekte Methoden (Sonare, Seismik, Echolote, etc.). Geotechnische Methoden umfassen Feld- und Laboruntersuchungen. Zu den Felduntersuchungen gehören direkte Aufschlüsse, vornehmlich zur Gewinnung von Bodenproben (Bohrungen) und indirekte Aufschlüsse (Sondierungen) sowie Feldversuche wie Flügelsondierungen, Seitendrucksondierungen im Bohrloch sowie Proberammungen oder Pfahlprobebelastungen. Bodenkennwerte werden im Rahmen von Laborversuchen, in Ausnahmen aus Feldversuchen ermittelt oder aus Felduntersuchungen abgeleitet. Art und Umfang der Erkundungen für die einzelnen Projektphasen sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Das in diesem Standard dargestellte Konzept definiert den Mindestumfang der Baugrunderkundung für den Regelfall. Dieser ist in Teil B und Teil C spezifiziert. 4 Der Sachverständige für Geotechnik Für die Planung und Durchführung der Baugrunderkundung sowie für die Gründungsplanung und -ausführung ist frühzeitig ein hinreichend qualifizierter Sachverständiger für Geotechnik mit belegbaren Erfahrungen mit entsprechend schwierigen Baumaßnahmen einzuschalten. Der Sachverständige für Geotechnik ist zuständig für sämtliche Arbeitsschritte der Baugrunderkundung bis hin zur Ausführungsplanung. Der Sachverständige für Geotechnik ist gesondert vom Auftraggeber von Baugrunderkundungen, d.h. vom Bauherrn bzw. Antragsteller, zu beauftragen; dabei hat der Auftraggeber die fachliche Weisungsbefugnis des Sachverständigen für Geotechnik gegenüber den durchzuführenden Unternehmen (z. B. die Baugrunderkundungsmaßnahmen durchführende Firma) sicherzustellen;

14 14 T e i l A : E i n f ü h r u n g plant und überwacht die Baugrunderkundung, wertet ihre Ergebnisse aus, zieht daraus die Folgerungen für die Konstruktion und ihre Gründung, erarbeitet geotechnische Schnitte mit Angaben der Bodenarten und Höhenlage der Schichtgrenzen (vereinfachte Baugrundmodelle) und gibt dazu die charakteristischen Werte der Bodenkennwerte und ihre typischen Bandbreiten an; berät den Bauherrn und in dieser Eigenschaft dessen Entwurfsverfasser bei der Formulierung von Berechnungsmodellen zur Berücksichtigung der Interaktion zwischen Bauwerk und Baugrund und bei der zweckmäßigen Berücksichtigung besonderer Baugrundeigenschaften; berät den Bauherrn oder den Entwurfsverfasser im Hinblick auf baubegleitende Untersuchungen und auf Wiederkehrende Prüfungen sowie bei Anwendung der Beobachtungsmethode nach DIN 1054 im Hinblick auf das geotechnisch erforderliche Beobachtungsprogramm, seine Auswertung und die erforderliche Vorbereitung von Maßnahmen; verfasst die Baugrunduntersuchungsberichte und Baugrund- und Gründungsgutachten gemäß dem vorliegenden Standard des BSH; führt für den Entwurfsverfasser erforderlichenfalls einzelne geotechnische und geohydraulische Berechnungen durch und stellt u. U. einzelne oder alle Teile der zahlenmäßigen geotechnischen Sicherheitsnachweise in Zusammenarbeit mit dem Entwurfsverfasser auf. Die Gesamtverantwortung für den Entwurf liegt grundsätzlich beim Entwurfsverfasser, soweit dies nicht im Einzelfall anders festgelegt wird; stellt unter Einbeziehung des für die geologische Erkundung verantwortlichen Geowissenschaftlers sicher, dass die Ergebnisse aus den geologischen und geotechnischen Baugrunduntersuchungen im Sinne der Tabelle 1 sowie der Anforderungen im Hinblick auf die Qualitätssicherung der geologischen Erkundung (Teil B, Kap. 2, 3 und 7.2) zusammengeführt und bewertet werden; ist gegenüber dem Zertifizierer/Prüfsachverständigen im Hinblick auf die Überprüfung der Baugrunderkundung im Sinne des Standards Konstruktive Ausführung von Windenergieanlagen verantwortlich. Die Überwachung der Baugrunderkundung durch den Sachverständigen für Geotechnik bzw. eines geeigneten Vertreters ist dem BSH nachzuweisen. 5 Prüfung der Unterlagen Im Sinne des Standards Konstruktive Ausführung von Windenergieanlagen sind die in diesem Standard unter Kapitel 2 aufgeführten Berichte und Gutachten Gegenstand einer projektbegleitenden Zertifizierung/Prüfung und im Anschluss dem BSH zu den in Tabelle 2 dargestellten Zeitpunkten vorzulegen. Das Baugrund- und Gründungsgutachten ist fester Bestandteil der Entwurfsgrundlagen (Design Basis). 6 Abweichungen vom Standard Der Sachverständige für Geotechnik kann für den Antragsteller bzw. Bauherrn bei der Genehmigungsbehörde während der laufenden Projektphase einen begründeten Vorschlag auf Zustimmung zu Abweichungen von den Festlegungen dieses Standards einreichen, wenn es sich im Projektverlauf zeigt, dass standortbedingt oder aus anderen Gründen Teile des Erkundungsprogramms unzureichend, entbehrlich oder aus nachvollziehbaren Gründen nicht in der vorgeschlagenen Weise oder nur unter Einsatz unverhältnismäßiger Mittel durchführbar sind. Ein entsprechender Entwurf kann im Rahmen der regelmäßig stattfindenden Baubesprechungen mit dem BSH unter Beteiligung des Sachverständigen für Geotechnik sowie des Zertifizierers/Prüfsachverständigen vorgestellt werden. Die Genehmigungsbehörde behält sich vor, das in diesem Antrag dargestellte Erkundungsprogramm allgemein oder im Einzelfall zuzulassen oder ggf. anzupassen.

15 T e i l A : E i n f ü h r u n g 15 7 Fortschreibung Der vorliegende Standard stellt den gegenwärtigen Stand des Wissens und der Technik der Baugrunderkundung für Offshore-Windenergieparks dar. Er versteht sich als dynamisches Werk. Neue Erfahrungen und Erkenntnisse, die in naher Zukunft erwartet werden können, werden beobachtet und bei entsprechendem Bedarf in das Werk eingearbeitet.

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17 T e i l B : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n - G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g 17 Teil B: Mindestanforderungen an die geologische Erkundung 1 Allgemeines Die geologische Erkundung ist eine der Voraussetzungen für die Identifizierung von Bodenarten (Sedimenttypen), Beschreibung ihrer Eigenschaften und Bewertung ihrer Eignung für Baumaßnahmen. Sie bedient sich moderner, leistungsfähiger hydroakustischer Verfahren, deren Ergebnisse anhand von direkten Verfahren (Bohrungen) verifiziert werden müssen. Aufgrund der mangelnden Zugänglichkeit des Meeresbodens stellen hydroakustische Verfahren eine sehr effiziente Methode dar, um in kurzer Zeit einen Gesamtüberblick über die Untergrundverhältnisse ausgewählter Gebiete zu erlangen und damit die Sedimentverteilung und tektonischen Elemente in einer Weise zu erfassen, die es z.b. erlaubt, Bereiche mit problematischen Baugrundverhältnissen zu identifizieren. Die geologische Erkundung kann bei fachgerechter Ausführung dazu beitragen, die geeigneten geotechnischen Erkundungsmethoden und verfahren festzulegen sowie Anzahl und Lokationen von Bodenaufschlüssen zu optimieren. Bei homogenen Lagerungsverhältnissen ist für den Fall einer beabsichtigten Reduzierung des Untersuchungsumfangs in der geotechnischen Haupterkundung u. a. eine belastbare und aussagekräftige geologische Erkundung einschließlich des Geologischen Berichts Voraussetzung, um nachvollziehbar eine Abweichung von diesem Standard begründen zu können. Aufgrund fehlender Normen und Vorschriften für die geologische Erkundung im marinen Bereich werden mit diesem Standard detaillierte Vorgaben festgeschrieben, die fachgerechte geowissenschaftliche Erkundungsarbeiten sicherstellen und durch kumulative Zusammenführung der gewonnenen Informationen zur erfolgreichen Realisierung von Offshore-Windenergieparks beitragen sollen. Die geologischen Untersuchungen gliedern sich in zwei Schritte: 1. Die geologische Erkundung soll die generelle Eignung eines Gebietes nachweisen und anhand von einer hinreichenden Zahl von Übersichtsprofilen eine detaillierte geologische Interpretation innerhalb eines geplanten Windparkareals erlauben. Dabei sollen auch die lokalen Verhältnisse an allen Standorten für die Komponenten eines Offshore-Windenergieparks erfasst werden, die eine Identifizierung örtlich ungünstiger Baugrundverhältnisse sicherstellt und erforderlichenfalls eine Verlegung bzw. Optimierung einzelner Standorte unterstützt. 2. Bei der Überwachung sind nach Errichtung der Anlagen die einzelnen Standorte im Hinblick auf die mögliche Kolkbildung sowie auf die Einhaltung der Mindestbedeckung von Stromkabeln zu überwachen. Hier ist der Einsatz geophysikalischer Verfahren wie z.b. leistungsfähiger, dem Stand der Technik entsprechender Sonare vorzusehen, um den lokalen Einfluss der Bauwerke auf den Meeresboden in ausreichender Form zu erfassen. Die Ergebnisse sind in einem Überwachungsbericht der Genehmigungsbehörde in den vorgeschriebenen zeitlichen Intervallen (s. Tabelle 3, 4 und 7) vorzulegen. 2 Qualitätssicherung Die Bearbeiter haben eine ausreichend hohe Qualifikation und belegbare Erfahrungen nachzuweisen. Ihre Namen sind im Geologischen Bericht aufzuführen. Die Daten und deren Auswertung müssen richtig und überprüfbar sein. Es sind Messprotokolle zu führen; darin sind u.a. die äußeren Bedingungen während der Aufnahmen (z.b. Wind- und Seegangsverhältnisse, Schichtung des Wasserkörpers, Algenblüte), Schiff, Messgeräte, Messkonfiguration und Bearbeiter festzuhalten. Die Positions- und Tiefengenauigkeit hat sich nach den Vorgaben der IHO Standards for Hydrogra-

18 18 T e i l B : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n - G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g phic Surveys, Special Publication No. 44, Order 1a und 1b Surveys zu richten. Detailanforderungen sind den Tabellen 3, 4 und 7 zu entnehmen. Die Messbedingungen müssen den geforderten Qualitätsstandard uneingeschränkt sicherstellen. Nach bisherigen Erfahrungen ist bei einem Seegang 5 keine ausreichende Datenqualität mehr gewährleistet. Es wird für die geophysikalischen Untersuchungsmethoden oberflächennah eine Mindestauflösung von 1 m gefordert. Der Aufbau des Meeresbodens soll im Planungsgebiet ausreichend bis zur Gründungstiefe mit geeigneten geophysikalischen Messverfahren erfasst werden. In Bereichen mit Gas- oder Beckeneffekt, wo seismische Verfahren (teilweise) versagen, sind anhand der geotechnischen Aufschlussverfahren (Bohrungen und Drucksondierungen) die Baugrundverhältnisse ausreichend zu erfassen. Die Ergebnisse bzw. Interpretation der geophysikalischen Untersuchungen müssen anhand einer ausreichenden Anzahl von Bohrungen, die im Zuge der geotechnischen Vorerkundung gewonnen werden, überprüft werden. Die seismischen Einheiten sind mit den lithologischen Bodenprofilen zusammenzuführen. Eine erste Auswertung ist als Geologischer Vorbericht (Stufe 1, s. Tabelle 1) vorzulegen. Für den Geologischen Bericht (Stufe 4, s. Tabelle 1) ist die Interpretation der geophysikalischen Untersuchungen anhand der Ergebnisse der geotechnischen Vorerkundung zu überarbeiten und zu bewerten (Stufe 3, s. Tabelle 1). Die Rohdaten sollen in digitaler Form gespeichert werden. Das Kartenmaterial (Lage der Profile und Bohrungen, Profilschnitte, etc.) ist digital im GIS- oder CAD-Format, vorzugsweise im Shape-Format abzugeben. Die langfristige Datenarchivierung obliegt dem Antragsteller. 3 Zeitlicher Ablauf 1. Es ist eine detaillierte Literaturrecherche zu erstellen, die alle verfügbaren und relevanten Informationen über Wassertiefen, geologische und hydrographische Verhältnisse, bereits vorhandene Kabel und Pipelines, sonstige Bauwerke, Fischereiaktivitäten, Schifffahrt, Freizeitaktivitäten, Schutz- und Sperrgebiete im Gebiet der geplanten Offshore-WEA und in ihrer Umgebung enthält. 2. Bathymetrische und geophysikalische Untersuchungen (Echolotvermessung, Seitensichtsonarund seismische Aufnahmen) sind im Planungsgebiet unter Berücksichtigung der geplanten Standorte durchzuführen. 3. Die erste Interpretation der geophysikalischen Untersuchungsergebnisse ist in einem Geologischen Vorbericht (Stufe 1, s. Tabelle 1) darzulegen. 4. Anhand von Bohrungen aus der geotechnischen Vorerkundung, deren Lage zweckmäßig mit der geologischen Erkundung abgestimmt ist, ist im Anschluss eine Kalibrierung der seismischen Ergebnisse durchzuführen. Die Interpretation der seismischen Ergebnisse ist zwingend anhand der Bohrergebnisse aus der geotechnischen Vorerkundung zu überprüfen und erforderlichenfalls bei substanzieller Abweichung zu überarbeiten. 5. Der Geologische Bericht ist der Genehmigungsbehörde nach Abschluss aller Untersuchungen mit dem Bauantrag vorzulegen. 6. Die Ergebnisse aus evtl. ergänzenden geophysikalischen Untersuchungen, die sich als Folge der Kalibrierung der seismischen Untersuchungsergebnisse ergeben, sind in den Baugrundhauptuntersuchungsbericht (Stufe 5, s. Tabelle 1) zu integrieren. 7. Die Ergebnisse der geologischen Untersuchungen der Überwachungsphase sind als Überwachungsbericht vorzulegen.

19 T e i l B : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n - G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g 19 4 Zielsetzung 4.1 G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g Die geologische Erkundung dient der Aufnahme des Planungsgebietes hinsichtlich der lithologischen und tektonischen Strukturen und allgemeinen Lagerungsverhältnisse sowie der Bewertung des Baugrunds aus geologischer Sicht. Die geophysikalischen Profile sollen die einzelnen Standorte für Offshore-WEA sowie die weiteren Komponenten des Offshore-Windenergieparks überdecken. Es sollen neben geologischen Einheiten auch Hindernisse wie Wracks, Munitionsreste und Seekabel, die nicht in den Seekarten eingetragen sind, dokumentiert werden. Sofern sich im Verlauf der Entwicklungs- und Konstruktionsphase Abweichungen von den Erkenntnissen aus der geologischen Erkundung und geotechnischen Vorerkundung ergeben, die ein Versetzen der Bauwerke nötig machen, sind bei Bedarf die neuen Standorte anhand zusätzlicher geophysikalischer Aufnahmen und geotechnischer Aufschlüsse hinsichtlich ihrer Eignung zu überprüfen. 4.2 Ü b e r w a c h u n g Nach ihrer Errichtung ist der Meeresboden im Bereich der Bauwerke auf die Bildung von Kolken und die Kabeltrassen auf die Einhaltung der Mindestbedeckung bzw. ein mögliches Freilegen der Leitungen zu überwachen. Außerdem ist der Zustand von Sicherungsmaßnahmen wie z. B. Kolkschutz und Steinschüttungen zu überwachen. Die Überwachungsmaßnahmen sind in Einklang mit den Anforderungen an die Wiederkehrenden Prüfungen gemäß Standard Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen durchzuführen. In den ersten beiden Jahren nach Errichtung der Offshore-Installationen sind für den Regelfall Überwachungen einmal pro Jahr durchzuführen, nämlich im Frühjahr (unmittelbar nach der Sturmperiode). Die Ergebnisse sind im Rahmen der Wiederkehrenden Prüfungen in einem Überwachungsbericht vorzulegen, der bis Ende des Kalenderjahres der Genehmigungsbehörde vorzulegen ist. 5 Technische Anleitung In den nachfolgenden Tabellen 3 bis 7 (3, 4, 5, 6, 7) sind Ziele, Umfang, Zeitrahmen, Methoden und Ergebnisdarstellung mit allen geforderten technischen Details für die jeweiligen Verfahren dargestellt und geben einen zusammenfassenden Überblick über die Anforderungen an die geophysikalischen Untersuchungen für Vorerkundung und Überwachung.

20 20 T e i l B : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n - G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g Geologische Erkundung Überwachung Ziele Umfang Zeitrahmen Methode Ergebnisdarstellung Überblick über die bathymetrischen Verhältnisse Jeden WEA-Standort mindestens einmal überdecken Erfassung der lokalen Tiefenänderungen (mögliche Kolkbildung) Entlang der in Frage kommenden Komponenten des Offshore-Windenergieparks (beidseitige Längsprofile) Mindestens 200 m auf jeder Seite Einmalig Die ersten Jahre nach Fertigstellung 1 mal pro Jahr, jeweils im Frühjahr Vermessungslot (Single Beam) bei relativ ebenem Meeresboden oder Fächerecholot (Multi-Beam) bei unruhigem Meeresboden Positionierung besser als 5 m + 5 % der Wassertiefe sowie Genauigkeit für reduzierte Tiefen nach IHO Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Order 1b Surveys Bathymetrische Karte der vermessenen Bereiche Wassertiefen müssen Wasserschalllaufzeitbereinigt und auf SKN bezogen dargestellt werden (Beschickung) Daten sind zusätzlich in digitaler Form abzuliefern Fächerecholot (Multi-Beam) Positionierung besser als 5 m + 5 % der Wassertiefe sowie Genauigkeit für reduzierte Tiefen nach IHO Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Order 1a Surveys Bathymetrische Karte der vermessenen Bereiche Wassertiefen müssen Wasserschalllaufzeitbereinigt und auf SKN bezogen dargestellt werden (Beschickung) Daten sind zusätzlich in digitaler Form abzuliefern Tabelle 3: Anforderung an die Echolotvermessung (Vermessungslot, Fächerecholot) Ziele Umfang Geologische Erkundung Überblick über die vorkommenden Sedimenttypen und strukturen. Verifizierung bzw. Kalibrierung der Interpretation durch Greiferproben ( ground truthing ) Jede der in Frage kommenden Komponenten des Offshore-Windenergieparks mindestens einmal überdecken In Gebieten mit heterogener Sedimentbedeckung flächendeckend Überwachung Erfassung von Erosionsflächen bzw. Kolken und Hindernissen. Verifizierung bzw. Kalibrierung der Interpretation durch Greiferproben ( ground truthing ) Mindestens 200 m auf jeder Seite Zeitrahmen Einmalig Die ersten Jahre nach Fertigstellung 1 mal pro Jahr, jeweils im Frühjahr Methode Ergebnisdarstellung Frequenz 100 khz oder höher Messbereich maximal 2 x 100 m Erkennung von Objekten > 1 m Kantenlänge* Digitale Aufzeichnung Fahrgeschwindigkeit max. 4 kn Positionierung des Gerätes besser 10 m digitales SSS-Mosaik der Profile (horizontale Auflösung von 0,5 m) Karte mit Interpretation der Seitensichtsonarprofile Daten sind zusätzl. in digitaler Form abzuliefern * in Anlehnung an IHO Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Order Special Surveys Frequenz 100 khz oder höher Messbereich maximal 2 x 75 m Erkennung von Objekten > 1 m Kantenlänge* Digitale Aufzeichnung Fahrgeschwindigkeit max. 4 kn Positionierung des Gerätes besser 10 m digitales SSS-Mosaik der Profile (horizontale Auflösung von 0,5 m) Karte mit Interpretation der Seitensichtsonarprofile Tabelle 4: Anforderungen an die Seitensichtsonar (SSS)-Untersuchungen

21 T e i l B : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n - G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g 21 Ziele Umfang Zeitrahmen Methode Geologische Erkundung Erfassung von Art und Lage geologischer Einheiten Jede der in Frage kommenden Komponenten des Offshore-Windenergieparks mit je einem Längs- und einem Querprofil überdecken Für Querprofile max. Abstand 2000 m Empfohlen: Längsprofile im Abstand von 10 m über die Gesamtbreite der Gründung und 1 Querprofil Einmalig Boomer oder alternative Systeme mit vergleichbarer oder besserer Leistung und hinreichender Signaleindringung, Auflösung oberflächennah mindestens 1 m Evtl. ergänzend Subbottom-Profiler oder Chirp Sonar für oberflächennahe Bereiche (z.b. entlang der geplanten Kabeltrassen), vertikale Auflösung von mindestens 0,5 m Fahrtgeschwindigkeit: max. 4 kn Einsatz bis Seegang max. 4 Profile mit Interpretation (d. h. geologische Längs- und Querschnitte) Karte mit räumlicher Lage der Grenzflächen zwischen geologischen Einheiten und Strukturelementen (z.b. Isolinienplan) Tabelle 5: Anforderungen an die seismischen Untersuchungen Vor dem Einsatz von Kerngeräten wird aus Sicherheitsgründen eine Untersuchung der Bohrlokalität mit einem Magnetometer oder aktiven Metall-Detektionssystem empfohlen. Ziele Umfang Zeitrahmen Methode Ergebnisdarstellung Ergebnisdarstellung Geologische Erkundung Prinzipieller Test des Untersuchungsgebietes auf Wracks, aktive und inaktive Kabel, Munition und sonstige Metallteile Nach Notwendigkeit gemäß den Ergebnissen der Schreibtischstudie In jedem Fall in Munitionsgebieten Nach Notwendigkeit Magnetometer Aktives Metall-Detektionssystem Karte mit den Untersuchungsergebnissen Tabelle 6: Anforderungen an Magnetometer bzw. aktive Metall-Detektionssysteme (empfohlen) 6 Kabeltrassen Für die Trassen der parkinternen und stromabführenden Seekabel gelten hinsichtlich der horizontalen Abdeckung und Eindringtiefe des Erkundungsgebietes andere Anforderungen. Für das Erreichen der geforderten Verlegetiefe sind die Spülbarkeit bzw. Festigkeit des Untergrunds von besonderem Interesse. Nach derzeitigem Stand der Technik werden die Kabel im Sediment eingespült oder eingegraben; ist ein Einspülen oder Eingraben nicht möglich, müssen sie durch entsprechenden Maßnahmen wie z.b. Steinschüttungen bedeckt sein. Daher ist bei der Überwachung der Bedeckungsgrad und -zustand in geeigneter Weise zu kontrollieren. In Tabelle 7 sind die technischen Detailanforderungen aufgelistet.

22 22 T e i l B : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n - G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g Ziele Umfang Trassenerkundung Erfassung der geplanten Kabeltrasse hinsichtlich Bathymetrie und Morphologie Kartierung von Wracks, sonstigen Hindernissen und Munitionsvorkommen Untersuchung der Sedimentzusammensetzung, der geologischen Lagerungsverhältnisse und der geotechnischen Eigenschaften des oberen Meeresbodens Exakte Positionierung bereits vorhandener Kabel und Pipelines Festlegung der tatsächlichen Verlegeroute und Kabellänge Flächendeckende Vermessung eines 200 m breiten Korridors um die geplante Kabeltrasse mit Seitensichtsonar und Multibeam. Untersuchung der geplanten Kabeltrasse mit geologischen, geophysikalischen und geotechnischen Methoden. Überwachung Erfassung eines möglichen Freilegens der Leitung Kontrolle von Steinschüttungen oder vergleichbaren Vorgaben zur Sicherung der Kabel Erfassung der vorgeschriebenen Mindestbedeckung Überwachung der gesamten Kabeltrassen in den ersten Jahren Nach Vorlage einer ausreichenden Datenbasis können im Rahmen der Wiederkehrenden Prüfungen modifizierte Überwachungsintervalle beantragt werden Zeitrahmen Einmalig Die ersten Jahre nach Fertigstellung 1 mal pro Jahr, jeweils im Frühjahr. Methoden Ergebnisdarstellung Multibeam; Positionierung besser als Positionierung besser als 5 m + 5 % der Wassertiefe sowie Genauigkeit für reduzierte Tiefen nach IHO Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Order 1a Surveys Seitensichtsonar; Frequenz 100 khz oder höher; Messbereich max. 2 x 100 m; Erkennung von Objekten > 1 m Kantenlänge*; digitale Aufzeichnung; Fahrgeschwindigkeit max. 4 kn; Positionierung des Gerätes besser als 10 m; Subbottom-Profiler, Chirp Sonar oder alternative Systeme mit vergleichbarer oder besserer Leistung Vibrocorer bzw. CPT bis in die geplante Verlegetiefe des Kabels, Abstände sind auf der Basis der seismischen Ergebnisse festzulegen, Magnetometer oder aktives Metall-Detektionssystem Kartographische Darstellung (horizontaler Maßstab 1 : 5000, vertikaler Maßstab 1 : 200) sämtlicher Ergebnisse der Vermessung * in Anlehnung an IHO Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Order Special Surveys Cable Tracking System oder geeignetes anderes Verfahren bei Kabel unter Sedimentbedeckung Multibeam; Positionierung besser als Positionierung besser als 5 m + 5 % der Wassertiefe sowie Genauigkeit für reduzierte Tiefen nach IHO Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Order 1a Surveys Ggf. Seitensichtsonar; Frequenz 100 khz oder höher; Messbereich max. 2 x 100 m; Erkennung von Objekten > 1 m Kantenlänge*; digitale Aufzeichnung; Fahrgeschwindigkeit max. 4 kn; Positionierung des Gerätes besser als 10 m; Kartographische Darstellung (horizontaler Maßstab 1 : 5000, vertikaler Maßstab 1 : 200) sämtlicher Ergebnisse der Vermessung Tabelle 7: Anforderungen an die geologischen Untersuchungen für Kabeltrassen

23 T e i l B : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n - G e o l o g i s c h e E r k u n d u n g 23 7 Geologischer Bericht 7.1 Z w e c k Im Geologischen Bericht sind die Ergebnisse der geophysikalischen Aufnahme und Bohrergebnisse zusammenzuführen und zu bewerten. Der Bericht stellt die Grundlage für die weitere Planung dar und enthält eine Beschreibung des geologischen Untergrundmodells, auf dem die Bauwerke errichtet werden sollen. Er ist ingenieurgeologisch auszurichten und soll zusammen mit den geotechnischen Berichten (siehe Teil A, Kap. 2) eine Informations- und Datengrundlage für die Verifizierung der geplanten Standorte und für die Auswahl der geeigneten Fundamenttypen darstellen. 7.2 I n h a l t Der Geologische Bericht enthält mindestens folgende Angaben: kurze Projektbeschreibung, Ziel der Untersuchungen, durchführendes Büro und beteiligte Bearbeiter, Zeitraum der Arbeiten auf See und im Labor, Beschreibung aller verwendeten Messsysteme und geräte, relevante Angaben aus den Messprotokollen wie z.b. äußere Bedingungen, Schallprofile im Wasser, etc., Datenprozessierung, Ergebnisse der Literaturstudie, Datenauswertung (z.b. Angabe der verwendeten Schallgeschwindigkeiten im Sediment), Gegenüberstellung von akustischer Beschreibung der Sedimenteinheiten mit lithologischer Beschreibung aus den Schichtverzeichnissen (z.b. in Form einer Tabelle), Lage der Profile und Bohrungen, Bohrprofile nach DIN 4023, erforderlichenfalls Korngrößenanalysen und andere relevante geotechnische Parameter - soweit ermittelt - nach DIN (ggf. im Anhang), Darstellung der Ergebnisse in geologischen Längs- und Querschnitten im geeigneten Maßstab, Bewertung der Ergebnisse, Zusammenfassung und CD mit digitaler Kartendarstellung in CAD- oder GIS-Format, vorzugsweise im Shape-Format. 7.3 V o r g a b e n Referenzsystem: ETRS89 (WGS 84) Projektion: Gauß-Krüger (3 -Streifen), UTM oder transversale Zylinderprojektion Tiefenangaben: bezogen auf SKN (LAT)

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25 T e i l C : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n G e o t e c h n i s c h e U n t e r s u c h u n g e n 25 Teil C: Mindestanforderungen an die geotechnischen Untersuchungen als Planungs- und Entwurfsgrundlage für Offshore-WEA 1 Allgemeines Offshore-WEA sind Bauwerke mit hohem Schwierigkeitsgrad, ihre Gründungen sind nach DIN 1054 und DIN 4020 in die geotechnische Kategorie 3 einzustufen (Erd- und Grundbauwerke sowie geotechnische Maßnahmen mit hohem geotechnischen Risiko; schwierige Konstruktion und/oder schwierige Baugrundverhältnisse sowie ungewöhnliche Lastfälle). Sie erfordern eine ingenieurmäßige Bearbeitung des Gründungsentwurfs mit zahlenmäßigen Sicherheitsnachweisen zur Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit auf der Grundlage individueller Baugrunduntersuchung und -beurteilung unter Beteiligung eines Sachverständigen für Geotechnik mit vertieften Kenntnissen und Erfahrungen auf diesem Gebiet (s. Teil A, Kap. 4). Ziel der geotechnischen Baugrunderkundung ist deshalb die Erstellung eines dafür hinreichend aussagekräftigen Baugrund- und Gründungsgutachtens. Bezüglich der grundlegenden Anforderungen an die Baugrunderkundung wird in DIN 1054 auf DIN 4020 verwiesen. Daneben finden sich weitere Hinweise oder Anforderungen zur Baugrunderkundung in den einschlägigen Richtlinien für Offshore-Bauwerke. Für die Planung, Durchführung, Dokumentation und Auswertung der Feld- und Laboruntersuchungen gelten damit grundsätzlich die einschlägigen DIN-Normen ergänzt durch die Festlegungen dieses Standards. Abweichungen hiervon sind wegen der besonderen Situation von Offshore-WEA zulässig, wenn die genannten Regelwerke für einen Sachverhalt keine Regelung enthalten oder im Einzelfall nicht anwendbar sind. Die Abweichungen sind kenntlich zu machen und durch den Sachverständigen für Geotechnik zu begründen. Die Mindestanforderungen an die geotechnischen Feld- und Laboruntersuchungen im Rahmen der Entwurfsplanung werden im Folgenden näher spezifiziert. 2 Anforderungen an die Felduntersuchungen 2.1 P l a n u n g d e r F e l d u n t e r s u c h u n g e n Der Sachverständige für Geotechnik wählt in Zusammenarbeit mit dem Entwurfsverfasser auf der Grundlage des Geologischen Vorberichts die geeigneten Aufschlussverfahren und legt die Anzahl und Anordnung der Aufschlüsse sowie die jeweils erforderliche Aufschlusstiefe fest. Der Sachverständige für Geotechnik muss während der Baugrunderkundung entscheiden, ob zusätzliche oder andere Untersuchungen erforderlich sind, die dann nach seiner Anweisung durchgeführt werden. Dies ist insbesondere bei inhomogenem oder anderweitig ungünstigem Baugrundaufbau zu erwarten. Für die Überwachung der Felduntersuchungen kann sich der Sachverständige entsprechend qualifizierter Mitarbeiter bedienen.

26 26 T e i l C : M i n d e s t a n f o r d e r u n g e n G e o t e c h n i s c h e U n t e r s u c h u n g e n 2.2 A u f s c h l u s s v e r f a h r e n Bei den Aufschlussverfahren werden im Folgenden direkte und indirekte Aufschlussverfahren unterschieden Bohrungen In DIN EN ISO ist eine Übersicht über geeignete Bohrverfahren an Land gegeben, die bei Einsatz von Hubinseln als Arbeitsplattform auch im Offshore-Bereich angewendet werden können. Die Einsatzgrenzen der zur Zeit verfügbaren Hubinseln sind auf Wassertiefen bis maximal ca. 30 bis 35 m begrenzt. Neben der Wassertiefe muss dabei u. a. auch die Eindringtiefe der Hubinselbeine, der Abstand zur Küste sowie die Höhe der signifikanten Wellenhöhe berücksichtigt werden. Für größere Wassertiefen stehen Bohrschiffe zur Verfügung. Die bei Einsatz von Bohrschiffen üblichen Bohrverfahren können z. B. McClelland and Reifel [1986] entnommen werden Sondierungen Bei Drucksondierungen (CPT) werden der Sondierspitzendruck und die lokale Mantelreibung gemessen. Spezielle Sonden können zusätzlich den Porenwasserdruck messen (CPTu). Eine Übersicht über weitere anwendungsreife Drucksondierverfahren (Flügelsonde, Pressiometersonde, Seismiksonde, Temperatursonde u. a.) liefern Balthes et al. [2005]. Drucksondierungen werden entweder als kontinuierliche Sondierungen ab dem Gewässerboden (Ballast-Block, Wheeldrive) oder als diskontinuierliche Sondierung ab Bohrlochsohle ausgeführt. Nach Art der Kraftübertragung unterscheidet man Top-Drive und Wheeldrive-Verfahren. Regelungen zur Durchführung und Auswertung von Drucksondierungen sind in DIN enthalten. Die Bohrlochrammsondierung (BDP), früher als Standard Penetration Test (SPT) bezeichnet, ist eine Rammsondierung im Bohrloch. Bei Durchführung nach ASTM D werden aus nichtbindigen und bindigen Böden Proben durch Einrammen eines Entnahmestutzens gewonnen und die dafür erforderliche Schlagzahl gemessen. Nach DIN ist der Entnahmestutzen durch eine Kegelspitze ersetzt, d. h. es können keine Bodenproben entnommen werden Bodenprobenentnahme Der Sachverständige für Geotechnik legt die Häufigkeit der Probenentnahme in Abhängigkeit der angetroffenen Baugrundschichtung fest (gem. DIN 4020; ggf. in Anlehnung an z. B. Fugro-McClelland Ltd. [1993], McClelland and Reifel [1986], API RP 2A-WSD, Offshore Standard DNV-OS-J101, Classification Notes No von DNV). Die Bohrverfahren sind so auszuwählen, dass bei bindigen Böden Bodenproben mindestens der GK 2 nach DIN EN ISO gewonnen werden können. Die entnommenen Bodenproben müssen also mindestens hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, ihres Wassergehalts, ihrer Dichte sowie ihrer Durchlässigkeit unverändert sein. Kann dies mit den zur Verfügung stehenden Bohrverfahren GK 2 nicht erreicht werden, besteht die Möglichkeit, aus der Bohrlochsohle Sonderproben nach DIN EN ISO zu entnehmen. Bei nichtbindigen Böden müssen mindestens Bodenproben der GK 4 gewonnen werden, die mindestens hinsichtlich ihrer Zusammensetzung unverändert sind. Die Gewinnung von Bodenproben der GK 3 oder 2 ist anzustreben, aber in der Regel nur bei besonderen Bodenverhältnissen möglich.